JP3060942B2 - レーザダイオードの駆動電流制御装置 - Google Patents
レーザダイオードの駆動電流制御装置Info
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- JP3060942B2 JP3060942B2 JP8095762A JP9576296A JP3060942B2 JP 3060942 B2 JP3060942 B2 JP 3060942B2 JP 8095762 A JP8095762 A JP 8095762A JP 9576296 A JP9576296 A JP 9576296A JP 3060942 B2 JP3060942 B2 JP 3060942B2
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- Japan
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- laser diode
- control device
- voltage
- current control
- amplifier
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザダイオードの
駆動電流制御装置に関し、とくに自動利得制御回路(A
PC回路)を用いないレーザダイオードの駆動電流制御
装置に関する。
駆動電流制御装置に関し、とくに自動利得制御回路(A
PC回路)を用いないレーザダイオードの駆動電流制御
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に使用されるアナログ方式のAPC
回路は応答速度が遅いため、バースト信号を扱う光送信
回路では使用できない。そこで、温度変動に対してレー
ザダイオード(以下、LDともいう。)の光出力を一定
に保つために、ダイオードやサーミスタ等の温度特性を
利用してLDの駆動電流を制御する方法が従来より使用
されている。
回路は応答速度が遅いため、バースト信号を扱う光送信
回路では使用できない。そこで、温度変動に対してレー
ザダイオード(以下、LDともいう。)の光出力を一定
に保つために、ダイオードやサーミスタ等の温度特性を
利用してLDの駆動電流を制御する方法が従来より使用
されている。
【0003】たとえば、ダイオードを用いる方法が特開
平3−214935号公報に開示され、サーミスタを用
いる方法が特開平2−268481号公報、特開平1−
235392号公報および特開昭60−254783号
公報等に開示されている。
平3−214935号公報に開示され、サーミスタを用
いる方法が特開平2−268481号公報、特開平1−
235392号公報および特開昭60−254783号
公報等に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、LDのバイア
ス電流は温度変化に対し対数関数的に変化するため、ダ
イオードやサーミスタの温度特性との間にずれが生じ、
光出力パワーが変動するという欠点があった。
ス電流は温度変化に対し対数関数的に変化するため、ダ
イオードやサーミスタの温度特性との間にずれが生じ、
光出力パワーが変動するという欠点があった。
【0005】そこで、本発明の目的は光出力パワーの変
動を最小限に抑えることができるレーザダイオードの駆
動電流制御装置を提供することにある。
動を最小限に抑えることができるレーザダイオードの駆
動電流制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、レーザダイオードを光源とする光送信回路
におけるレーザダイオードの駆動電流制御装置であっ
て、温度変化に比例した電圧を出力する基準電圧発生手
段と、この基準電圧発生手段の出力電圧を対数増幅する
トランジスタ構成の対数増幅手段と、この対数増幅手段
の出力電圧を制御電圧として前記レーザダイオードを駆
動する駆動手段とからなることを特徴とする。
に本発明は、レーザダイオードを光源とする光送信回路
におけるレーザダイオードの駆動電流制御装置であっ
て、温度変化に比例した電圧を出力する基準電圧発生手
段と、この基準電圧発生手段の出力電圧を対数増幅する
トランジスタ構成の対数増幅手段と、この対数増幅手段
の出力電圧を制御電圧として前記レーザダイオードを駆
動する駆動手段とからなることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】温度変化に比例した電圧が基準電
圧発生手段より出力され、その電圧が対数増幅手段で対
数増幅される。そして、その対数増幅された電圧でレー
ザダイオードの駆動電流が制御される。
圧発生手段より出力され、その電圧が対数増幅手段で対
数増幅される。そして、その対数増幅された電圧でレー
ザダイオードの駆動電流が制御される。
【0008】以下、本発明の実施の形態について添付図
面を参照しながら説明する。図1は本発明に係るレーザ
ダイオードの駆動電流制御装置の一例の構成図である。
面を参照しながら説明する。図1は本発明に係るレーザ
ダイオードの駆動電流制御装置の一例の構成図である。
【0009】レーザダイオードの駆動電流制御装置は、
基準電圧発生部1と、この基準電圧発生部1の出力電圧
5を対数増幅するログアンプ部(対数増幅部)2と、こ
のログアンプ部2の出力電圧6に応じてレーザダイオー
ドの駆動電流が制御されるLD駆動回路制御部3と、こ
のLD駆動回路制御部3により駆動されるレーザダイオ
ード(LD)4とからなる。また、端子7はデータ入力
端子である。
基準電圧発生部1と、この基準電圧発生部1の出力電圧
5を対数増幅するログアンプ部(対数増幅部)2と、こ
のログアンプ部2の出力電圧6に応じてレーザダイオー
ドの駆動電流が制御されるLD駆動回路制御部3と、こ
のLD駆動回路制御部3により駆動されるレーザダイオ
ード(LD)4とからなる。また、端子7はデータ入力
端子である。
【0010】図2はレーザダイオードの駆動電流制御装
置の一例の回路図である。
置の一例の回路図である。
【0011】基準電圧発生部1は、抵抗RX1およびR
X2の間にダイオードRC1およびRC2を順方向に直
列に接続したものである。そして、抵抗RX1の他端に
電源電圧Vccを印加し、抵抗RX2の他端を接地して
いる。また、ダイオードRC2と抵抗RX2の接続点よ
り電圧5を出力する。これは、温度上昇に伴いダイオー
ドRC1,RC2の両端の電圧が直線的に低下する性質
を利用したものである。この基準電圧5は次段のログア
ンプ部2に入力される。
X2の間にダイオードRC1およびRC2を順方向に直
列に接続したものである。そして、抵抗RX1の他端に
電源電圧Vccを印加し、抵抗RX2の他端を接地して
いる。また、ダイオードRC2と抵抗RX2の接続点よ
り電圧5を出力する。これは、温度上昇に伴いダイオー
ドRC1,RC2の両端の電圧が直線的に低下する性質
を利用したものである。この基準電圧5は次段のログア
ンプ部2に入力される。
【0012】ログアンプ部2は、ログアンプ(対数増幅
器)8と、反転アンプ9とからなる。
器)8と、反転アンプ9とからなる。
【0013】ログアンプ8は、オペアンプ(演算増幅
器)IC1と、このオペアンプIC1の負入力側に接続
された抵抗RX3と、このオペアンプIC1の出力側と
負入力側間に接続された負帰還用NPN形トランジスタ
TR1と、このトランジスタTR1に接続されたベース
抵抗R1とからなる。また、オペアンプIC1の負入力
側およびベース抵抗R1の他端は接地される。
器)IC1と、このオペアンプIC1の負入力側に接続
された抵抗RX3と、このオペアンプIC1の出力側と
負入力側間に接続された負帰還用NPN形トランジスタ
TR1と、このトランジスタTR1に接続されたベース
抵抗R1とからなる。また、オペアンプIC1の負入力
側およびベース抵抗R1の他端は接地される。
【0014】反転アンプ9は、オペアンプIC2と、こ
のオペアンプIC2の負入力側およびオペアンプIC1
の出力側間に接続された抵抗R2と、このオペアンプI
C2の出力側と負入力側間に接続された負帰還用抵抗R
3とからなる。
のオペアンプIC2の負入力側およびオペアンプIC1
の出力側間に接続された抵抗R2と、このオペアンプI
C2の出力側と負入力側間に接続された負帰還用抵抗R
3とからなる。
【0015】LD駆動回路制御部3は、差動増幅回路を
形成する一対のNPNトランジスタTR2,TR3と、
これらのトランジスタTR2,TR3のエミッタとその
コレクタが接続されるNPNトランジスタTR4と、こ
のトランジスタTR4のエミッタとその一端が接続され
他端が接地される抵抗R6と、トランジスタTR3のコ
レクタとその負極側が接続されるレーザダイオード(L
D)4と、トランジスタTR2およびTR3のベースに
夫々の一端が接続される抵抗R4,R5とからなる。ま
た、トランジスタTR2のコレクタはレーザダイオード
4の正極側と接続され、さらにレーザダイオード4の正
極側へは電源電圧Vccが印加される。
形成する一対のNPNトランジスタTR2,TR3と、
これらのトランジスタTR2,TR3のエミッタとその
コレクタが接続されるNPNトランジスタTR4と、こ
のトランジスタTR4のエミッタとその一端が接続され
他端が接地される抵抗R6と、トランジスタTR3のコ
レクタとその負極側が接続されるレーザダイオード(L
D)4と、トランジスタTR2およびTR3のベースに
夫々の一端が接続される抵抗R4,R5とからなる。ま
た、トランジスタTR2のコレクタはレーザダイオード
4の正極側と接続され、さらにレーザダイオード4の正
極側へは電源電圧Vccが印加される。
【0016】また、データ入力端子7とゲートIC3の
入力側が接続され、ゲートIC3の正極出力側が抵抗R
4の他端と、負極出力側が抵抗R5の他端と夫々接続さ
れる。
入力側が接続され、ゲートIC3の正極出力側が抵抗R
4の他端と、負極出力側が抵抗R5の他端と夫々接続さ
れる。
【0017】さらに、トランジスタTR4のベースとオ
ペアンプIC2の出力側とが接続される。
ペアンプIC2の出力側とが接続される。
【0018】次に、この駆動電流制御装置の動作につい
て説明する。まず、基準電圧発生部1から基準電圧5が
出力されるが、この電圧5はダイオードRC1,RC2
の温度特性により温度度上昇に比例した電圧となる。こ
の基準電圧5の電圧値をV1とする。この基準電圧V1
はログアンプ8の抵抗RX3に入力される。
て説明する。まず、基準電圧発生部1から基準電圧5が
出力されるが、この電圧5はダイオードRC1,RC2
の温度特性により温度度上昇に比例した電圧となる。こ
の基準電圧5の電圧値をV1とする。この基準電圧V1
はログアンプ8の抵抗RX3に入力される。
【0019】ログアンプ8において、抵抗RX3に流れ
る電流をI、ログアンプ8から出力される電圧10の電
圧値をV01、トランジスタTR1のベース・エミッタ
間電圧をVbe、トランジスタTR1の飽和電流をI
o、トランジスタTR1の温度電圧をVt、抵抗RX3
の抵抗値をRx3とすると、
る電流をI、ログアンプ8から出力される電圧10の電
圧値をV01、トランジスタTR1のベース・エミッタ
間電圧をVbe、トランジスタTR1の飽和電流をI
o、トランジスタTR1の温度電圧をVt、抵抗RX3
の抵抗値をRx3とすると、
【0020】
【数1】I=V1/Rx3
【0021】
【数2】I=Io×(exp(Vbe/Vt))
【0022】
【数3】Vbe=−V01 が成り立つ。これら数1〜数3より、
【0023】
【数4】 V01=−Vt×ln(V1/(Io×Rx3)) となる。いま、レーザダイオード4の環境温度をTと
し、TがT1よりT2に上昇した時の電圧V1およびV
01の変化量を夫々ΔV1,ΔV01とすると、数4よ
り、
し、TがT1よりT2に上昇した時の電圧V1およびV
01の変化量を夫々ΔV1,ΔV01とすると、数4よ
り、
【0024】
【数5】 ΔV01=−Vt×ln(ΔV1/(Io×Rx3)) となる。また、反転アンプ9の出力電圧11の電圧値を
V2、電圧V2の変化量をΔV2とすると、
V2、電圧V2の変化量をΔV2とすると、
【0025】
【数6】ΔV2=−ΔV01=V2−V1 となる。
【0026】図3はログアンプ8および反転アンプ9の
出力電圧対温度特性図である。同図中、曲線10はログ
アンプ8の出力電圧V01を示し、曲線11は反転アン
プ9の出力電圧V2を示す。すなわち、ログアンプ8の
出力電圧V01を反転したものが電圧V2である。
出力電圧対温度特性図である。同図中、曲線10はログ
アンプ8の出力電圧V01を示し、曲線11は反転アン
プ9の出力電圧V2を示す。すなわち、ログアンプ8の
出力電圧V01を反転したものが電圧V2である。
【0027】たとえば、レーザダイオード4の環境温度
Tが、T1≦T≦T2 の範囲にある場合は、この領域
で曲線11をレーザダイオード4の特性に近似させる。
この調整は抵抗RX1〜RX3の抵抗値を変えることに
より可能である。
Tが、T1≦T≦T2 の範囲にある場合は、この領域
で曲線11をレーザダイオード4の特性に近似させる。
この調整は抵抗RX1〜RX3の抵抗値を変えることに
より可能である。
【0028】図2に戻り、この電圧V2はLD駆動回路
制御部3のトランジスタTR4のベースへ入力され、ト
ランジスタTR2とTR3とからなる差動増幅回路の出
力電流を制御する。
制御部3のトランジスタTR4のベースへ入力され、ト
ランジスタTR2とTR3とからなる差動増幅回路の出
力電流を制御する。
【0029】入力端子7よりデータDが入力されるとゲ
ート1IC3の非反転出力端子21および反転出力端子
22より互いに異なる2値信号が出力される。
ート1IC3の非反転出力端子21および反転出力端子
22より互いに異なる2値信号が出力される。
【0030】反転出力22より高レベル信号が抵抗R5
を介してトランジスタTR3のベースに入力されるとト
ランジスタTR3が導通し、レーザダイオード4が駆動
される。一方、非反転出力21より高レベル信号が出力
される場合は反転出力22より低レベル信号が出力され
るため、トランジスタTR3は非導通となりレーザダイ
オード4は消光する。
を介してトランジスタTR3のベースに入力されるとト
ランジスタTR3が導通し、レーザダイオード4が駆動
される。一方、非反転出力21より高レベル信号が出力
される場合は反転出力22より低レベル信号が出力され
るため、トランジスタTR3は非導通となりレーザダイ
オード4は消光する。
【0031】以上説明したように、ログアンプ部2の出
力電圧V2が温度に対し対数関数的に変化するため、レ
ーザダイオード4の温度特性に近似させることができ
る。
力電圧V2が温度に対し対数関数的に変化するため、レ
ーザダイオード4の温度特性に近似させることができ
る。
【0032】しかしながら、ログアンプ部2の出力電圧
V2は、数5中のVt,Ioも温度特性を有するため、
厳密にはΔV1だけの関数にはならない。
V2は、数5中のVt,Ioも温度特性を有するため、
厳密にはΔV1だけの関数にはならない。
【0033】そこで、この問題を解決するため、さらに
ログアンプ8内のトランジスタTR1の温度補償回路を
含むログアンプ部の一例を図4に示す。
ログアンプ8内のトランジスタTR1の温度補償回路を
含むログアンプ部の一例を図4に示す。
【0034】図4はログアンプ部の他の一例の回路図で
ある。このログアンプ部31は、オペアンプIC4、ト
ランジスタTR4、抵抗RX4,R7からなるログアン
プ32が前述したログアンプ8に相当し、このログアン
プ32を温度補償するための回路がオペアンプIC5、
トランジスタTR5、抵抗RX5,R12からなるログ
アンプ33である。また、トランジスタTR4とTR5
およびオペアンプIC4とIC5はともに同等の特性を
有するものが用いられる。
ある。このログアンプ部31は、オペアンプIC4、ト
ランジスタTR4、抵抗RX4,R7からなるログアン
プ32が前述したログアンプ8に相当し、このログアン
プ32を温度補償するための回路がオペアンプIC5、
トランジスタTR5、抵抗RX5,R12からなるログ
アンプ33である。また、トランジスタTR4とTR5
およびオペアンプIC4とIC5はともに同等の特性を
有するものが用いられる。
【0035】また、ログアンプ32の入力側には基準電
圧発生部1の出力電圧V1が入力されるが、ログアンプ
33の入力側には温度に依存しない一定の基準電圧Vr
efが入力される。
圧発生部1の出力電圧V1が入力されるが、ログアンプ
33の入力側には温度に依存しない一定の基準電圧Vr
efが入力される。
【0036】すなわち、ログアンプ33の基準電圧発生
部34は、抵抗R10とR11との抵抗分割回路からな
り、基準電圧発生部1のように電圧が温度に依存するダ
イオードを含まない。
部34は、抵抗R10とR11との抵抗分割回路からな
り、基準電圧発生部1のように電圧が温度に依存するダ
イオードを含まない。
【0037】また、抵抗R8,R13は出力抵抗、抵抗
R9は温度補償用抵抗である。
R9は温度補償用抵抗である。
【0038】いま、トランジスタTR4のベース・エミ
ッタ間電圧をVbe1,トランジスタTR5のベース・
エミッタ間電圧をVbe2とする。
ッタ間電圧をVbe1,トランジスタTR5のベース・
エミッタ間電圧をVbe2とする。
【0039】この回路は、トランジスタTR4のベース
・エミッタ間電圧Vbe1が温度によって変化するが、
その変化量を打ち消すよう作用するものである。
・エミッタ間電圧Vbe1が温度によって変化するが、
その変化量を打ち消すよう作用するものである。
【0040】いま、抵抗RX4,RX5の抵抗値を夫々
Rx4,Rx5とし、抵抗R8,R9の抵抗値をr8,
r9とする。
Rx4,Rx5とし、抵抗R8,R9の抵抗値をr8,
r9とする。
【0041】同図において、基準電圧Vrefは一定で
あり、トランジスタTR5には定電流Vref/Rx5
が供給されるので、
あり、トランジスタTR5には定電流Vref/Rx5
が供給されるので、
【0042】
【数7】Vbe2=Vt×exp(Vref/(Io×
Rx5)) となり、抵抗R8とR9の接続中点35において、
Rx5)) となり、抵抗R8とR9の接続中点35において、
【0043】
【数8】(r9/(r8+r9))×V01=−Vbe
1+Vbe2 の関係が成り立つが、Vbe1とVbe2の温度特性が
等しいので数8の右辺で温度による変動は相殺される。
数8より出力電圧V01を求めると、
1+Vbe2 の関係が成り立つが、Vbe1とVbe2の温度特性が
等しいので数8の右辺で温度による変動は相殺される。
数8より出力電圧V01を求めると、
【0044】
【数9】V01=((r8+r9)/r9)×(−Vt
×exp(V1/(Io×Rx4))+Vt×exp
(Vref/(Io×Rx5)))=−Vt×(1+
(r8/r9))×exp((Rx5×V1)/(Rx
4×Vref)) となる。したがって、Ioの項はなくなるが、r9に温
度特性を持つ抵抗R9を用いることにより、Ioのみな
らずVtの温度特性の補償を行うことができる。
×exp(V1/(Io×Rx4))+Vt×exp
(Vref/(Io×Rx5)))=−Vt×(1+
(r8/r9))×exp((Rx5×V1)/(Rx
4×Vref)) となる。したがって、Ioの項はなくなるが、r9に温
度特性を持つ抵抗R9を用いることにより、Ioのみな
らずVtの温度特性の補償を行うことができる。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば、基準電圧発生手段より
温度変化に比例した電圧を発生させ、この電圧を対数増
幅手段で対数増幅し、その対数増幅した電圧を制御電圧
としてレーザダイオードを駆動するよう構成したため、
光出力パワーの変動を最小限に抑えることができる。
温度変化に比例した電圧を発生させ、この電圧を対数増
幅手段で対数増幅し、その対数増幅した電圧を制御電圧
としてレーザダイオードを駆動するよう構成したため、
光出力パワーの変動を最小限に抑えることができる。
【図1】本発明に係るレーザダイオードの駆動電流制御
装置の一例の構成図である。
装置の一例の構成図である。
【図2】同装置の一例の回路図である。
【図3】ログアンプおよび反転アンプの出力電圧対温度
特性図である。
特性図である。
【図4】ログアンプ部の他の一例の回路図である。
1,34 基準電圧発生部 2,31 ログアンプ部 3 LD駆動回路制御部 4 レーザダイオード 8,32,33 ログアンプ 9 反転アンプ
Claims (5)
- 【請求項1】 レーザダイオードを光源とする光送信回
路におけるレーザダイオードの駆動電流制御装置であっ
て、 温度変化に比例した電圧を出力する基準電圧発生手段
と、この基準電圧発生手段の出力電圧を対数増幅するト
ランジスタ構成の対数増幅手段と、この対数増幅手段の
出力電圧を制御電圧として前記レーザダイオードを駆動
する駆動手段とからなることを特徴とするレーザダイオ
ードの駆動電流制御装置。 - 【請求項2】 前記対数増幅手段は前記レーザダイオー
ド出力の温度特性に等しい増幅特性を有することを特徴
とする請求項1記載のレーザダイオードの駆動電流制御
装置。 - 【請求項3】 前記対数増幅手段は演算増幅器と、この
演算増幅器に負帰還をかけるトランジスタとを含むこと
を特徴とする請求項1または2記載のレーザダイオード
の駆動電流制御装置。 - 【請求項4】 前記基準電圧発生手段はダイオードを含
む抵抗分割回路からなることを特徴とする請求項1記載
のレーザダイオードの駆動電流制御装置。 - 【請求項5】 さらに前記対数増幅手段の温度特性を補
償する温度補償手段を含むことを特徴とする請求項1〜
4いずれかに記載のレーザダイオードの駆動電流制御装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8095762A JP3060942B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | レーザダイオードの駆動電流制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8095762A JP3060942B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | レーザダイオードの駆動電流制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09283834A JPH09283834A (ja) | 1997-10-31 |
JP3060942B2 true JP3060942B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=14146508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8095762A Expired - Lifetime JP3060942B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | レーザダイオードの駆動電流制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3060942B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3504848B2 (ja) * | 1998-02-02 | 2004-03-08 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光源装置、および、その制御方法 |
-
1996
- 1996-04-18 JP JP8095762A patent/JP3060942B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09283834A (ja) | 1997-10-31 |
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